电动陶瓷排渣阀的性能很大程度上取决于陶瓷材料的配方和制造工艺,合理的选材和烧结工艺能够保证阀门的长期可靠性。
氧化铝陶瓷是应用最广泛的工程陶瓷,含量从92%到99.7%不等。92%氧化铝适用于一般磨损工况,成本适中;95%氧化铝用于中等腐蚀环境;99%氧化铝具有较高的硬度和化学稳定性,适用于强酸、强碱及高磨损工况。氧化铝陶瓷的抗压强度高,但抗弯强度较低,设计中应避免承受较大的弯曲应力。对于冲击负荷较大的排渣管道,可选用氧化锆增韧氧化铝,其断裂韧性明显提高。
碳化硅陶瓷硬度高于氧化铝,且导热性好,耐热冲击性能优良。碳化硅陶瓷适用于高温排渣(350℃以上)和含硅酸盐颗粒的介质。反应烧结碳化硅成本较低,无压烧结碳化硅性能更优但价格较高。氮化硅陶瓷抗热震性能突出,适用于温度骤变的工况,如间歇排渣系统。
陶瓷内衬的成型工艺有干压、等静压和注浆成型。对于阀门流道复杂的形状,通常采用等静压成型,坯体密度均匀,烧结后尺寸稳定。烧结温度在1600-1700℃,保温时间充足,使晶粒充分长大,气孔率降至1%以下。烧结后的陶瓷件需进行精密磨削,尺寸公差控制在0.05mm以内。密封面采用金刚石研磨盘研磨,表面粗糙度可达Ra0.2μm。
陶瓷与金属的连接是制造难点。常用的方法有:热套装配,将金属阀体加热后套入陶瓷件,利用过盈配合固定;粘接法使用耐高温环氧树脂或无机胶粘剂;机械镶嵌法在陶瓷件上加工燕尾槽,金属阀体浇铸时形成锁扣。对于高温阀门,应采用弹性浮动结构,允许陶瓷与金属的热膨胀差。
陶瓷件需进行100%无损检测。采用着色探伤检查表面微裂纹,超声波检测内部气孔和分层。不允许存在大于0.5mm的单个气孔或延伸性裂纹。合格后对陶瓷表面进行钝化处理,提高耐腐蚀性。
阀门装配时,陶瓷密封副需配对研磨,保证接触面积不低于85%。装配前用酒精清洗陶瓷表面,不得残留油脂或灰尘。电动执行器的选型要预留足够余量,因为陶瓷阀门的启闭力矩略大于金属阀门。